钢轨轮廓的损耗检测方法、装置和系统

1.一种钢轨轮廓的损耗检测方法，其特征在于，应用于载体平台，所述方法包括：发射相对于钢轨两侧对称的结构性激光，并采集回返数据；对所述回返数据进行拼接以及振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓；将钢轨点云分割为轨头点云和轨腰轨底点云，通过迭代最近点技术将所述实际轮廓与预先获取的标准轮廓进行匹配，得到匹配结果；根据所述匹配结果，确定所述钢轨轮廓的损耗值；其中，所述载体平台设置有激光传感器；发射相对于钢轨两侧对称的结构性激光，并采集回返数据的步骤，包括：根据预设的第一时间间隔或者预设的第一空间间隔，所述激光传感器发射相对于所述钢轨两侧对称的结构性激光；根据预设的第二时间间隔或者预设的第二空间间隔，所述激光传感器采集所述回返数据；其中，所述回返数据包括：回返激光数据、所述回返激光数据所对应的当前的时间数据、位置数据、所述载体平台的姿态数据、所述载体平台的速度数据、所述载体平台在目标时间内行驶的距离数据，所述姿态数据包括横滚角、偏航角和俯仰角；将所述回返数据保存至预设的同步数据库；对所述回返数据进行拼接以及振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓的步骤，包括：将所述回返激光数据转换为回返激光点云；根据预设的标定角度，对多个所述回返激光点云进行角度修正；对角度修正后的所述回返激光点云进行物理拼接，得到第一完整钢轨点云；对所述第一完整钢轨点云进行滤波修正，得到第二完整钢轨点云；对所述第二完整钢轨点云进行振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓；所述对所述第二完整钢轨点云进行振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓的步骤，包括：对所述第二完整钢轨点云进行载体坐标系转换，得到第三完整钢轨点云；根据同步数据库中的所述横滚角、所述偏航角和所述俯仰角对所述第三完整钢轨点云进行所述振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式计算根据所述横滚角、所述偏航角和所述俯仰角对所述第三完整钢轨点云进行所述振动补偿修正：其中，x s 、y s 为所述实际轮廓的点坐标，x m 、y m 为激光传感器装置在所述第三完整钢轨点云的点坐标；θ R 为所述横滚角、θ H 为所述偏航角、θ P 为所述俯仰角。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过迭代最近点技术将所述实际轮廓与预先获取的标准轮廓进行匹配，得到匹配结果的步骤，包括：根据所述实际轮廓确定源点云；根据所述预先获取的标准轮廓确定目标点云；基于所述源点云和所述目标点云确定对应点对；基于所述对应点对构造旋转矩阵和平移矩阵；基于所述旋转矩阵和所述平移矩阵，将所述源点云变换至所述目标点云的坐标系下；根据所述目标点云与变换后的源点云确定误差函数；判断所述误差函数是否满足预设的函数条件，若所述误差函数满足预设的函数条件，则生成所述钢轨的最终轮廓；将所述最终轮廓与所述预先获取的标准轮廓进行匹配，得到所述匹配结果。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述源点云和所述目标点云确定对应点对的步骤，包括：选择符合预设的曲率规则的所述源点云作为第一源点云，或者，选择稳定度符合预设的稳定度规则的所述源点云作为所述第一源点云；基于所述第一源点云与所述目标点云确定所述对应点对。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述匹配结果，确定所述钢轨轮廓的损耗值的步骤，包括：根据所述匹配结果，对比预先设定的目标位置的所述最终轮廓的实际坐标与所述标准轮廓的标准坐标之间的差值，得到所述钢轨轮廓的损耗值，其中，所述损耗值至少包括以下之一：侧面损耗值、垂直损耗值以及总损耗值。 6.一种钢轨轮廓的损耗检测装置，其特征在于，应用于载体平台，所述损耗检测装置包括：结构性激光处理模块，用于发射相对于钢轨两侧对称的结构性激光，并采集回返数据；振动补偿修正模块，用于对所述回返数据进行拼接以及振动补偿修正，得到实际轮廓；迭代模块，用于将钢轨点云分割为轨头点云和轨腰轨底点云，通过迭代最近点技术将所述实际轮廓与预先获取的标准轮廓进行匹配，得到匹配结果；损耗计算模块，用于根据所述匹配结果，得到所述钢轨轮廓的损耗值；其中，所述载体平台设置有激光传感器；发射相对于钢轨两侧对称的结构性激光，并采集回返数据的步骤，包括：根据预设的第一时间间隔或者预设的第一空间间隔，所述激光传感器发射相对于所述钢轨两侧对称的结构性激光；根据预设的第二时间间隔或者预设的第二空间间隔，所述激光传感器采集所述回返数据；其中，所述回返数据包括：回返激光数据、所述回返激光数据所对应的当前的时间数据、位置数据、所述载体平台的姿态数据、所述载体平台的速度数据、所述载体平台在目标时间内行驶的距离数据，所述姿态数据包括横滚角、偏航角和俯仰角；将所述回返数据保存至预设的同步数据库；对所述回返数据进行拼接以及振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓的步骤，包括：将所述回返激光数据转换为回返激光点云；根据预设的标定角度，对多个所述回返激光点云进行角度修正；对角度修正后的所述回返激光点云进行物理拼接，得到第一完整钢轨点云；对所述第一完整钢轨点云进行滤波修正，得到第二完整钢轨点云；对所述第二完整钢轨点云进行振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓；所述对所述第二完整钢轨点云进行振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓的步骤，包括：对所述第二完整钢轨点云进行载体坐标系转换，得到第三完整钢轨点云；根据同步数据库中的所述横滚角、所述偏航角和所述俯仰角对所述第三完整钢轨点云进行所述振动补偿修正，得到所述钢轨的实际轮廓。 7.一种钢轨轮廓的损耗检测系统，其特征在于，所述损耗检测系统用于执行权利要求1-5任一项所述的损耗检测方法；所述损耗检测系统包括载体平台、服务器、激光传感器、交互装置、光电编码装置、定位装置、姿态采集装置、时钟装置、同步装置和存储装置；所述服务器、所述激光传感器、所述交互装置、所述光电编码装置、所述定位装置、所述姿态采集装置、所述时钟装置、所述同步装置和所述存储装置均设置于所述载体平台上；所述交互装置，用于接收指令；所述同步装置，用于根据所述指令，控制所述激光传感器、所述光电编码装置、所述定位装置、所述姿态采集装置和所述时钟装置同步工作；所述激光传感器，用于发射相对于钢轨两侧对称的结构性激光，并采集回返数据；所述光电编码装置，用于采集所述载体平台的速度数据和所述载体平台在目标时间内行驶的距离数据；所述定位装置，用于采集所述载体平台的位置数据；所述姿态采集装置，用于采集所述载体平台的姿态数据；所述时钟装置，用于采集时间数据；所述同步装置，还用于将所述回返数据、所述速度数据、所述距离数据、所述位置数据、所述姿态数据和所述时间数据存储至同步数据库；所述存储装置，用于存储所述同步数据库；所述服务器，用于对所述回返数据进行拼接以及振动补偿修正，得到实际轮廓，通过迭代最近点技术将所述实际轮廓与预先获取的标准轮廓进行匹配，得到匹配结果；根据所述匹配结果，得到所述钢轨轮廓的损耗值。